综合楼基坑降水毕业设计

摘 要基坑降水是基坑开挖工程的重要条件，它不但为地下工程提供安全和干燥的施工环境，而且增加了土层的稳定性，防止边坡开裂和崩塌，防止挖方底部的土层隆起或翻浆，保证工程顺利进行。本文结合北京蓝色港湾基坑工程的工程地质和水文地质条件进行了该项目的基坑降水设计，降水目的在于完成工程前期的降水工作，保证工程的顺利开展。首先根据基坑具体条件及工期等各方面的要求选择了管井降水方法，又根据地下水情况和土层情况结合周边环境选取潜水完整井的计算模式。按照建筑基坑支护技术规程 （JGJ12099）进行降水的设计计算和降水系统的设计，完成了基坑涌水量、井数、井间距、井深及布置形式、降水沉降计算等各方面的设计内容，并结合场地周边环境对特殊地段进行了相应的处理，以便达到更好的降水效果。关键词：基坑降水; 管井; 潜水完整井AbstractAccording to the engineering geology and hydrology geology conditions of Beijing Blue Bay Building, the design of foundation pit dewatering of the building is introduced in this thesis. The purpose of the design is to complete the dewatering work at the first term of the construction, which can insure the building go on successfully. First, based on the requests of construction period etc. the method for dewatering is chosen. Then, according to the conditions of underground water and horizon of soil, the calculation pattern is chosen. Based on the related dewatering standard, the calculation and the design of dewatering system are completed, including the number of wells, the spacing of the wells, and the depth of the wells etc. Finally, according to the perimeter environment, some special districts for dewatering are treated, which can get a good dewatering effect.Keywords: the Foundation Pit of Dewatering; Tubular Well; Groundwater Well目 录第一章 绪 论 .1第一节 选题意义 .1第二节 主要内容 .1第二章 工程概况 .2第一节 工程简介 .2一、项目概况 .2二、工程周边情况 .2第二节 工程地质和水文地质条件 .3一、工程地质条件 .3二、水文地质条件 .4第三章 降水方法的选择与计算模式的确定 .5第一节 降水方法的选择 .5第二节 计算模式的选择 .6一、地下水及土层情况分析 .6二、计算模式的确定 .7第四章 降水井设计 计算 .8第一节 设计依据与要求 .8第二节 设计计算 .9一、设计计算的主要内容 .9二、计算公式 .9三、设计计算 .11四、群井效应和沉降分析计算 .13第五章 降水系统设计 .15第一节 降水系统的布置形式 .15一、井点的平面布置 .15二、井点的高程布置 .15第二节 特殊地段的优化处理 .16一、基坑中央布置疏干井 .16二、基坑东侧与南侧东段的处理 .16第三节 降水的影响及防护措施 .17结 论 .19致 谢 .20参考文献 .21附图一：降水井平面布置图附图二：降水工程现场平面布置图附图三：降水井局部结构图1第一章 绪 论第一节 选题意义随着我国经济和城市建设的迅速发展，高层建筑的大量兴建，土地使用的日益紧张，地下空间的有效利用，促使城市基坑工程建设向广、深发展。在涉及到地下水的基础施工中，基坑降水是基坑施工的重要环节之一，其成功与否，不仅直接影响到工程的进度、费用和支护的成功，而且还可能影响到工程的安全 。工程降水已成为地下工程施工的重要1条件，它不但为地下工程提供安全和干燥的施工环境，而且增加了土层的稳定性，防止边坡开裂和崩塌，防止挖方底部的土层隆起或翻浆，保证工程顺利进行。基坑工程中常用的对地下水的防治措施有明沟排水、井点降水、帷幕止水和回灌等几种形式，对地表水通常采取明排及挡水堤截水处理。井点降水形式通常分为轻型井点、喷射井点、电渗井点、自渗井点等几种，其中前三种较为常用。降水的作用一般有以下几个方面：1防止地下水因渗流产生的流砂、管涌、突涌等渗流破坏。2消除或减弱地下水作用在边坡或坑底的渗透压力，提高边坡及坑底的稳定性。3减少土体的含水量，有效地提高土体的各项物理力学性能指标，从而增加边坡及基坑的稳定性。4保持基坑的干燥，减少土粒流失，改善施工环境，便于施工及保证施工质量。但降水导致周边土层中地下水位的不均匀下降，对周边环境产生着不良影响。第二节 主要内容根据拟建工程北京蓝色港湾基坑工程的工程和水文地质条件，结合开挖基坑的深度、面积、工程要求的水位降深及周边环境，选择合适的降水方法和合理的计算模式，根据相关降水理论和建筑基坑支护规程 （JGJ12099）等相关技术规范进行降水设计。主要包括了以下内容：1井点降水类型的选择，即降水方法的选择；2井点降水系统的布置形式；3基坑图形面积的计算；4基坑总涌水量的计算；5井点单井抽水量的确定；6井点间距的确定；7管路系统的设计；8抽水设备的选择；9结合周边环境对特殊地段进行优化处理；10计算工程降水引起的沉降并设置相应的防护措施。2第二章 工程概况第一节 工程简介一、项目概况该拟建工程位于北京市朝阳公园西北角，为一座两层深的地下室，约 80000m2,一座两层高的综合楼，约 60000 m2，总用地面积约 115643.9 m2，建筑面积约 137624 m2，其中地下部分 77662 m2，地上部分约 59962 m2。基坑分为两部分，其中西侧一部分为深基坑，面积约为 55610 m2，为地下一层。地下室内地坪标高为9.00m，降水深度为基坑底标高以下 1m。另一部分为场地东侧和南侧的浅基坑，其地下室地面标高为3.50m ，基坑开挖深度约 3.6m，该部分基坑面积总共约为3362 m2。初期降水工程预计为 30 天左右，总的降水维护工程预计为 300 天。人 工湖浅 基 坑深 基 坑亮 马 河朝阳公园西路图 21 基坑平面图二、工程周边情况该拟建项目东侧、南侧紧邻朝阳公园湖，西至朝阳公园西路，北至亮马河。基坑与现有朝阳公园人工湖之间南侧与东侧最近处为 2.0m 左右。现有朝阳公园人工湖南侧距本工程深基坑（10.86m）41.0m 左右，东侧距离本工程深基坑（ 10.86m）48.0m 左右。场地东侧与南侧的人工湖湖深大约在 10m 左右，面积约 200m2 左右，湖底为于粘质粉土层，在降水工程开始时还没有蓄水，预计在工程开始 20 天后蓄水。距离拟建物基坑 50m 范围内没有高大建筑物，场地平坦。3第二节 工程地质和水文地质条件一、工程地质条件根据岩土工程勘察报告，拟建场地在勘察深度范围内表层为填土层，其下为一般第四系冲洪积层，共分 9 大层。场地地层构成自上而下描述如下：人工填土层：本层厚度为 1.806.50m ，层底标高为 29.5534.68m 。粉质粘土：黄褐色，含云母、氧化铁，湿，局部饱和，可塑，中密，中高中低压缩性。本层总厚度为 0.404.40m ，层底标高为 29.6531.00m。本层局部缺失。粉质粘土：灰褐灰色，含云母、氧化铁，饱和，密实，中低压缩性。本层局部夹1 砂质粉土薄层透镜体，本层总厚度为 1.504.90m ，层底标高为 26.1728.78m 。 粉细砂：褐黄色，多云母、饱和，中密密实。总厚度为 2.904.80m，层底标高为23.1224.38m.1 砂质粉土：褐黄色，含云母、氧化铁，饱和，可塑，局部为粘质粉土。砂质粉土：本层厚度为 3.507.90m, 层底标高为 16.4819.67m 。层为粉质粘土、中粉质粘土与粘土互层，可塑，饱和，综合厚度 1.907.10m，层底标高介于 11.8714.58m 之间。细砂，中密密实，饱和。圆砾，杂色，所含卵石以沉积岩为主，细中砂充填。卵石，杂色，细中砂充填，继配连续。根据勘察报告，拟建场地各土层的厚度情况如表 11 所示。表 21 土层性质一览表层 号 岩 性 层 底 标 高 层 厚 填 土 31.90 4.0 粉 质 粘 土 30.50 3.0 粘 质 粉 土 26.17 4.5 砂 质 粉 土 / / 粉 、 细 砂 23.27 3.0 砂 质 粉 土 、 粘 质 粉 土 18.77 5.54二、水文地质条件根据勘察报告，该场区内 1959 年历史最高潜水位接近地表，35 年最高水位标高约为32.0034.00m；在钻探深度范围内揭露 4 层地下水，其类型及特点如表 22 所示。表 22 地下水的类型及特点层号 地 下 水 类 型 补 给 与 排 泄静 止 水 位 埋 深 （ 米 ） 对 本 工 程 基 坑开 挖 的 影 响1 上 层 滞 水 大 气 降 水 、 地 表 水 3.60 7.60 有 直 接 影 响2 潜 水 ， 局 部有 微 承 压 性 地 下 径 流 补 给 、 排 泄 7.60 9.40 有 直 接 影 响3 层 间 滞 水 地 下 径 流 补 给 、 排 泄 13.20 15.70 无 直 接 影 响4 承 压 水 地 下 径 流 补 给 、 排 泄 18.80 21.20 无 直 接 影 响整个基坑开挖范围内，主要有两层地下水，分别为上层滞水、潜水，静止水位埋深至9.4m，其中第二层潜水为主要的地下水，将基底至地表的地下水都按照潜水来进行考虑和计算。降水范围内的土层主要是填土、粉质粘土、粘质粉土，厚度分别为4m，3m，4.5m，渗透系数依次为 0.5m/d、3.4m/d、4.7m/d ，将各层土的渗透系数进行加权平均计算得整个降水计算范围内的土层渗透系数为 3.12m/d。基底为粉、细砂层，平均厚度约 3.5m，渗透系数较大，含水量也很大。5第三章 降水方法的选择与计算模式的确定第一节 降水方法的选择基坑工程中常用的对地下水的防治措施有明沟排水、井点降水、帷幕止水和回灌等几种形式，对地表水通常采取明排及挡水堤截水处理。在砂石类土及粉土等渗水性较强（渗透系数为 0.1200m/d） 、含水量较大的土层中开挖时，明沟排水常常无法满足边坡稳定及施工要求，通常要进行井点降水。在弱透水性的粘性土层中，很难降水一般也无需降水。常用的井点降水方法和适用条件 3如下表：表 3-1 常用降水方法简表降 水 方 法 适 用 地 层 渗 透 系 数 （ cm/s） 降 水 深 度 （ m）集 水 明 排 含 薄 层 粉 砂 的 粉 质 粘 土 、 粘质 粉 土 、 砂 质 粉 土 、 粉 细 砂 110 7 210 4 110 6 10砂 （ 砾 ） 渗 井含 薄 层 粉 砂 的 粉 质 粘 土 、 粘质 粉 土 、砂 质 粉 土 、 粉 细 砂 、 粉 土510 7 根 据 下 卧 导 水 层的 性 质 确 定井点降水形式通常分为轻型井点、喷射井点、电渗井点、自渗井点等几种，其中前三种较为常用。几种常用井点降水方法的特点和适用条件 2如下：1轻型井点在基坑的四周或一、两侧以单排或双排按 0.82.4m 的间距埋设井点管，钻孔直径一般0.20.45m，井管采用直径 38110mm 的钢管、镀锌管等金属管，井管的上端通过连接弯管与集水总管连接，集水总管与抽水设备连接，启动抽水设备后，地下水在抽水设备形成的真空压力下，经滤管进入井点管及集水总管，有离心泵排出。根据抽水设备的不同，有可分为真空泵、射流泵及隔膜泵轻型井点三种。轻型井点的主要适用对象为渗透系数0.150m/d 的填土、粉土、粘性土及砂土层中的上层滞水或水量不大的潜水。一级轻型井点的降水深度一般不超过 6m，达不到降水要求时，可采用双级或多级井点。2喷射井点其适用对象与轻型井点基本相同，井点间距一般为 24m，井管为金属管，由内管和外管组成，外管直径 73108mm，内管直径 5073mm，过滤器直径 89127mm，钻孔直径一般 0.20.45m，井点布置及井管埋设方法与轻型井点相同，降水深度可为 820m，喷射井6点根据其工作时使用的介质不同，分为喷水井点及喷气井点两种，工作时利用高压水泵通过井点管中的内管向安设在井点管内部特制的喷射器注入高压水（气） ，在喷射器内形成高速射流产生负压（真空） ，将地下水经过滤管吸入射流器，在强大的压力作用下，水流在内管中不断汇集上升扬出地面，经排水管道排走。3管井井点管井以其排水量大、降水深度大、设施简单、造价较低等优点，得到了广泛的应用。其适用对象为渗透系数大于 1m/d 的碎石土、砂土、粉土、残积土、风化岩、可溶岩、破碎带等岩土层中水量丰富的潜水、承压水、裂隙水等，适用于各种类型基坑的含水层大面积疏干和降低地下水位。井管的各部分一般为同一种材料构成，根据井深、井径、降水时间、造价等因素，可选用钢管、铸铁管、钢筋笼管等金属管以及塑料管、水泥管等非金属材料。管井井点间距一般 1030m，直径 0.20.8m，降水深度不限，当深度大于 10m 时，也称作深井井点。抽水设备主要为深井泵或深井潜水泵在地面抽水。4电渗井点适用于渗透系数小于 0.1m/d 的饱和黏土，一般与其它井点结合使用。利用井点管作阴极，另埋设金属棒作阳极，通电后，带正电荷的空隙水向阴极方向流动，由井点管汇集排出。5自渗井点自渗井也称砂渗井、砾渗井、越流自渗井等。部分地区降水范围内地层为三层或多层结构，其中上下层为含水层，中间层为隔水层，下层含水层水位低于基坑底，导水能力远大于上层含水层。井点的作用是连通上下层水力，使上层地下水流入下层，以达到降低地下水位的目的。目前在北京市场上基坑井点降水主要有三种方式：水平辐射井降水、轻型井点降水、管井降水。本文结合该拟建项目的工程和水文地质条件及本项目的具体要求，再通过比较以上三种方式，从中选取最合适的降水方法，以上三种方式的适用条件及优缺点如下：1水平辐射井降水水平辐射井前期施工时间长，施工工艺复杂，后期维护相对简单，对基坑侧壁滞水没有很好的控制措施。本工程若采用此法，前期施工时间约为 30 天，不能满足工期要求。2轻型井点降水轻型井点降水对控制侧壁滞水有很好的效果，但采用单极轻型井点时，降水深度一般不超过 6.0m，当采用二级及以上措施时，涉及二次土方开挖和二次井点施工，同样存在工期不允许的问题。该方法降水后期维护困难，设备占用场地较多，本工程不适宜采用此方法。3管井降水管井降水为目前市场上应用最为广泛的降水方法，它具有施工快捷，维护简单，降水效果快等优点，通过调整管井深度和间距，可以很好的控制地下水的水位，对局部存在较为明显滞水的部位，可在开挖槽底采取明排措施予以弥补。通过以上比选我们可以看出，管井降水方法方便灵活，适用地层非常广泛，适合本项目的土层性质，关键由于其特点能够满足本降水工程工期的要求，避免了延长工期，并且在后续施工中有补救措施，具有一定的工程可靠性并且效率较高，所以该基坑降水采用管井降水。7第二节 计算模式的选择一、地下水及土层情况分析基坑范围内主要有三层地下水，分别为上层滞水、潜水和层间滞水，其中第二层潜水为主要的地下水，上层滞水和潜水对基坑开挖有直接影响，层间滞水对基坑开挖没有直接影响。基底位于粉细砂层，该层渗透系数大，平均厚度约 3.5m，层厚相对较大，也为主要的含水层。粘性土、粉土层渗透系数较小，可视为相对隔水层。由于整个基坑中深基坑所占面积很大，降水设计要以能满足深基坑部分的降水要求为标准。二、计算模式的确定通过以上分